Spermatozoidas - tai subrendusi vyriškoji judri lytinė ląstelė, gameta, turinti gyvybiškai svarbią funkciją apvaisinti kiaušialąstę ir taip užtikrinti rūšies tęstinumą. Ši haploidinė ląstelė, prisitaikiusi pernešti paveldimąją informaciją, turi žiuželius, leidžiančius jai aktyviai judėti. Kiekvienas žmogaus spermatozoidas neša pusę genetinės medžiagos, reikalingos naujo individo susidarymui, ir lemia būsimo organizmo lytį.
Chromosomų vaidmuo spermatozoide: X ar Y?
Svarbiausias spermatozoido vaidmuo genetinėje prasme yra lyties nustatymas. Žmogaus spermatozoidas gali turėti vieną iš dviejų tipų lytinių chromosomų: X arba Y. Ši chromosoma, esanti spermatozoido branduolyje, kartu su motinos kiaušialąstės X chromosoma lemia būsimo vaiko lytį. Jei su kiaušinėliu susilieja X spermatozoidas, vystosi moteriškasis organizmas (XX), o jei Y - vyriškasis (XY). Toks mechanizmas lemia, kad gamtoje susidaro maždaug tiek pat zigotų su XX chromosomomis (būsimųjų patelių) ir zigotų su XY chromosomomis (būsimųjų patinų). Vyriškoji lytis vadinama heterogametine, nes susidaro dvejopos lytinės ląstelės - spermatozoidai su X ir spermatozoidai su Y chromosomomis. Moteriškoji lytis, kurios ląstelėse visada yra dvi vienodos X chromosomos, vadinama homogametine.
Spermatozoidų kilmė ir brendimas
Spermatozoidai susiformuoja spermatogenezės metu vyro lytinių organų sėklidžių sėkliniuose kanalėliuose. Šis sudėtingas procesas trunka apie 61 dieną. Po susiformavimo atskiri spermatozoidai patenka į sėklidės prielipo lataką, kur kaupiasi ir subręsta. Šis brendimo procesas, vadinamas kapacitacija, trunka apie 7 valandas ir yra būtinas, kad spermatozoidas įgytų gebėjimą apvaisinti kiaušialąstę. Kapacitacijos metu nuo spermatozoido akrosomos srities pasišalina jį dengiantis baltyminis sluoksnis ir glikoproteinai, o akrosomos fermentai tampa aktyvūs.
Oogenezė ir spermatogenezė | Reprodukcinė
Spermatozoido sandara: preciziškas mechanizmas apvaisinimui
Spermatozoidas yra labai diferencijuota ląstelė, kurios dydis siekia apie 60 mikrometrų. Jis paprastai sudarytas iš trijų pagrindinių dalių: galvutės, uodegėlės ir jas jungiančio kaklo (jungiančiosios dalies).
- Galvutė: Tai apie 4,5 μm ilgio dalis, kurios plotis apie 3 μm, o storis - 1 μm. Galvutė susideda iš dviejų svarbių struktūrų: akrosomos ir branduolio.
- Akrosoma: Sudaro kepurę, uždengiančią apie 2/3 spermatozoido priekinės dalies. Jos funkcija - išskirti fermentus (pvz., hialuronidazę), kurie padeda spermatozoidui prasiskverbti pro kiaušialąstės išorinius dangalus (spindulinį vainiką ir skaidriąją sritį).
- Branduolys: Užima didžiąją galvutės dalį. Jame yra haploidinis chromosomų rinkinys - 22 autosomos ir viena lytinė chromosoma (X arba Y). DNR branduolyje yra supakuota net iki 6 kartų stipriau nei įprastose ląstelėse, nes tradicinius histonus pakeičia baltymai protaminai. Branduolyje taip pat rasta apie 3000 iRNR molekulių bei keletas mikro-RNR, kurios gali būti perduodamos į kiaušinėlį ir dalyvauti ankstyvame embriono vystymesi. Chromosomos branduolyje išsidėsto neatsitiktinai: telomeros jungiasi į poras ar tetramerus ir tvirtinasi prie branduolio apvalkalo, o centromeros sudaro chromocentrą branduolio centre.
Kaklas (jungiamoji dalis): Jungia galvutę su uodegėle. Jame išsidėsčiusios dvi centriolės. Viena iš jų veikia kaip pamatinis kūnelis, duodantis pradžią aksonemai - centriniam spermatozoido uodegėlės elementui. Svarbu paminėti, kad spermatozoido centriolės paveldimos būsimo organizmo, nes moteriškosios lytinės ląstelės jų neturi.
Uodegėlė: Tai ląstelės žiuželis, sąlygojantis spermatozoido judrumą. Jos dėka žmogaus spermatozoidas gali judėti 1-3 mm/min greičiu. Vidurinę uodegėlės dalį supa daugiau nei 50 mitochondrijų, kurios aprūpina spermatozoidą energija judėjimui. Po apvaisinimo spermatozoido mitochondrijos suyra, todėl paveldimos tik iš motinos. Pagrindinė uodegėlės dalis, ilgiausia, sudaryta iš aksonemos, apsuptos tankių skaidulų ir dengiamos skaidulinio dangalo.
Apvaisinimo procesas: kelionė link naujo gyvybės
Spermatozoidas, įveikęs moters lytinius takus, siekia apvaisinti kiaušialąstę. Lytinio akto metu į moters lytinius takus patenka apie 300-500 milijonų spermatozoidų, tačiau tik nedaugelis jų pasiekia kiaušintakį, kur paprastai įvyksta apvaisinimas.
Kelionė link kiaušialąstės yra sudėtinga. Spermatozoidai juda prieš skysčio srovę (teigiamasis reotaksis) gimdos ir kiaušintakių raumenų susitraukimų pagalba. Maždaug per 30 minučių po ejakuliacijos jie pasiekia gimdos ertmę, o per 1,5 valandos - kiaušintakio ampulę.
Vos patekę į kiaušintakį, spermatozoidai dar nėra pajėgūs apvaisinti kiaušialąstės. Jie turi pereiti dar apie 7 valandas trunkantį subrendimo procesą - kapacitaciją. Kapacitacijos metu nuo akrosomos pasišalina apsauginis baltyminis sluoksnis, o akrosomos fermentai tampa aktyvūs. Šie fermentai padeda spermatozoidui tirpdyti kiaušialąstės dangalus.
Kai spermatozoidas pasiekia kiaušialąstę, įvyksta sudėtinga sąveika. Akrosomos fermentai ištirpdo spindulinį vainiką ir skaidriąją sritį. Vienas spermatozoidas prasiskverbia pro šiuos dangalus ir susilieja su kiaušialąstės membrana. Šis susiliejimas sukelia cheminius pokyčius kiaušialąstės paviršiuje, todėl ji tampa nepralaidi kitiems spermatozoidams. Į kiaušialąstės vidų patenka spermatozoido galvutė, kaklas ir uodega. Kiaušialąstė baigia antrąjį mejozinį dalijimąsi, susidaro moteriškasis probranduolys. Spermatozoido branduolys virsta vyriškuoju probranduoliu. Vėliau šie branduoliai susilieja, sudarydami zigotą - pirmąją naujo organizmo ląstelę.
Svarbu pastebėti, kad į kiaušinėlį patenka ne tik spermatozoido galvutė su DNR, bet ir visas spermatozoidas, atnešdamas centrioles ir tam tikrus baltymus, reikalingus kiaušinėlio aktyvavimui bei ankstyvam embriono vystymuisi. Nors spermatozoiduose neaptikta transkripcijos ar transliacijos pėdsakų, juose esančios iRNR molekulės gali atlikti svarbią funkciją.
Dauguma spermatozoidų moters lytiniuose takuose gali dalyvauti apvaisinime 2-3 paras, o kartais ir ilgiau, tuo tarpu ovuliuota kiaušialąstė gyvybinga apie 24 valandas. Todėl geriausias metas apvaisinimui įvykti yra ovuliacijos metu arba 2-3 dienos prieš ją.
Įdomūs faktai apie spermatozoidus
- Kiekis ir kokybė: Dauguma spermatozoidų (apie 90%) išsiskiriančių vienos ejakuliacijos metu, yra nekokybiški. Nepaisant to, kiekvienos ejakuliacijos metu išsiskiria apie 200 milijonų spermatozoidų.
- Y chromosoma: Y chromosoma, nulemianti vyrišką lytį, yra visiškai tokia pati kaip tėvo Y chromosoma, nes ji nesimaišo su motinos chromosomomis.
- Akrosoma - „šalmas“: Tai akrosoma, dar vadinama „šalmu“, leidžia spermatozoidui ištirpdyti kiaušialąstės paviršių.
- Vieno tėvo spermatozoidų konkurencija: Kadangi žmonės yra monogamiški gyvūnai, vieno vyro spermatozoidai neturi varžytis su kito vyro spermatozoidais, todėl spermos kokybė nėra tokia kritinė, kaip pas kitas rūšis.
- Sėklidės kompensacija: Jei vyras netenka vienos sėklidės, kita paprastai padidėja ir kompensuoja trūkumą, todėl jis gali likti vaisingas.
Spermatozoidai, nors ir mikroskopiniai, yra nuostabūs savo sandara ir funkcija, atliekantys esminį vaidmenį žmogaus biologijoje ir rūšies tęstinume.
tags: #kiek #chromosomu #turi #zmogaus #spermatozoidas